Изучение работы струйного насоса

Струйные насосы (гидроэлеваторы, элеваторы, эжекторы, инжекторы, водоструйные водоподъемные установки) нашли широкое применение на канализационных очистных сооружениях (для подъема осадков), так как не засоряются в водозаборных сооружениях в шахтных и трубчатых колодцах, тепловых узлах, а также в химической промышленности при смешении газов или жидкостей.

Условное обозначение струйного насоса представлено на рис. 4.12 (по [3]).

Рис. 4.12. Условное обозначение струйного насоса

В основе принципа действия струйных насосов находится соблюдение закона Д. Бернулли: «Там, где жидкость движется медленно, давление будет больше, чем в тех сечениях, где жидкость движется быстро». Жидкость, подаваемая насосом по напорному трубопроводу, проходит с увеличивающейся скоростью через сужающееся сопло струйного аппарата. Сопло располагается коаксиально в конфузоре струйного насоса. Живое сечение конфузора больше сечение сопла. В результате происходит засасывание жидкости в камеру смешения. Из камеры смешения смесь поступает в диффузор. В диффузоре скорость жидкости понижается благодаря расширению потока, а давление соответственно увеличивается. На выходе из струйного насоса получается смесь двух жидкостей (газов).

На рис. 4.13 представлена схема струйного насоса.

Рис. 4.71 Струйный насос (гидроэлеватор):

• 7 — напорный трубопровод рабочей воды; 2 — приемная камера;
• 3 — сопло; 4 — конфузор; 5 — камера смешения; 6 — диффузор;
• 7 — бак с водой; 8 — выпускной напорный трубопровод

Цель: познакомиться с конструкцией, принципом действия и методикой расчета струйных насосов.

Описание экспериментальной установки

Опыты проводятся на стенде, представленном на рис. 4.14. Вода с помощью центробежного насоса 1, подается в струйный насос (гидроэлеватора) 2, по напорному трубопроводу 3. Расход воды, перекачиваемый центробежным насосом, называется рабочим расходом воды С2_раб- В конструкцию стенда входят водоподъемный трубопровод 4, предназначенный для подачи к всасывающему патрубку центробежного насоса рабочего расхода воды; водосчетчики 5 и 6; бак с водой 7 (имитирует скважину), клапаны запорные 8, 9, 10, 11, 12, манометры 13, 14, вакуумметр 15.

Рабочий расход (2_раб, измеряется с помощью снятия показаний с водосчетчика 5 и секундомера.

На стенде создаются два контура движения жидкости — малый и большой. В малом контуре вода непрерывно циркулирует по кругу центробежный насос — струйный насос (гидроэлеватор).

Большой контру создается при открытии запорного клапана 11. В этом случае функционирует малый контур, а также возникает еще один дополнительный по которому поступает расход на полезные нужды <2_П0Л (к примеру подача воды потребителю, транспортирование осадков из отстойной части водоочистного сооружения). На стенде полезный расход сливается в бак 1. Величину полезного расхода можно рассчитать, сняв показания с водосчетчика 6 в начале и конце опыта и поделив на продолжительность эксперимента.

Рис. 4.14. Схема лабораторного стенда «Изучение работы гидроэлеватора»: 1 — центробежный насос; 2 — струйный насос (гидроэлеватор); 3 — напорный трубопровод рабочей воды; 4 — водоподъемный трубопровод; 5,6 — водосчетчики; 7 — бак с водой; 8, 9, 10, 11, 12 — клапаны запорные; 13, 14 — манометры; 15 — вакуумметр

Порядок проведения работы

• 1. Открыть всю запорную арматуру.
• 2. Заполнить водой бак 7.
• 3. Закрыть клапаны запорные 9 и 10.
• 4. Залить воду через воронку, вставленную в клапан 12, в насос 1.
• 5. Закрыть клапан запорный 12.
• 6. Запустить насос 1, открыть клапаны запорные 9 и 10.

• 7. Клапанами запорными 8 и 11 откалибровать значения расходов (2_раб и <2_П0Л до соотношения 1 : 1 (примерно).
• 8. Снять показания манометров 13, 14 и мановакуумме-тра 15.
• 9. Изменить соотношение <2_раб / <2_ПОЛ перекрывая клапан запорный 8.
• 10. Повторить позиции 8, 9 не менее 5 раз до полного отключения струйного насоса (гидроэлеватора).
• 11. Снять начальные и конечные показания водосчетчика 6, продолжительность опыта не менее 1 мин.
• 12. Зафиксировать показания манометра 14 и мановакуум-метра 15.

Обработка опытных данных

Ведется в табличном виде (табл. 4.8).

Таблица 4.8

Построить графические зависимости в осях: С)_раб—Н_г; <2_ПОЛ— Н_н; О_ра6/О_пол—Н_г/Н_н; <2_раб/<2_пол—ц; Н_г/Н_н—ц.

Сделать выводы об оптимальном соотношении рабочего и полезного расходов и их взаимосвязях с напорами гидроэлеватора и полезным напором.

Контрольные вопросы

• 1. Где применяются гидроэлеваторы?
• 2. Выполнить условное обозначение гидроэлеватора согласно ГОСТ 21.205—2016.
• 3. Сделайте эскиз гидроэлеватора. Назовите элементы водоструйного насоса.
• 4. Объясните принцип действия гидроэлеватора.
• 5. Что такое полезный расход гидроэлеватора?
• 6. Что такое рабочий расход гидроэлеватора?
• 7. Сравните КПД струйного насоса и центробежного. Что больше?
• 8. Сравните напоры струйного насоса и центробежного. Что больше?
• 9. Какие поломки могут быть у струйного насоса? Какие поломки могут быть у центробежного насоса?

Тема 5